إنك تختبر قوة الطرد المركزي في حياتك اليومية عند انعطاف السيارة مثلًا، وتجفيف الملابس في الغسالة، وعند ركوب المراجيح الدورانية، يوجد قوتين قوة الطرد المركزي وقوة الجذب المركزي لا بد من التميز بينهما، فقوة الجذب هي عبارة عن قوة حقيقية فعلية للحفاظ على الجسم ضمن مساره الدائري بحيث يتم جذبه للداخل، أما قوة الطرد المركزي فهي قوة ظاهرية غير حقيقية تؤثر على حركة الجسم ضمن مسار دائري فتدفعه نحو الخارج مبتعد عن مركز الدوران، ووفقًا للعالم الفيزيائي أندرو جانسي في جامعة واشنطن فقوة الطرد المركزي وقوة الجذب المركزي هما قوتين متماثلتين بالقيمة ومتعاكستين بالاتجاه لأنهما مرتبطتان بأطرٍ مرجعيةٍ مختلفة، فقوة الطرد المركزي هي القوة اللازمة للحفاظ على جسم ما يتحرك في مسار منحني ويتم توجيهه نحو مركز الدوران، على الرغم من أنها قوة وهمية إلا أنها مفيدة فهي تستخدم في العديد من المجالات،

حساب قوة الطرد المركزي

FC = -mv2/r

Fc: هي قوّة الطرد المركزيّ وتُقاس بالنيوتن.

m :وهي كُتلة الجسم وتُقاس بالكيلوغرام.

V: سُرعة الجسم وتُقاس بالمترِ على الثانية.

r : وهي نصف قطر وهي مسافة الجسم عن المركز وتقاس بالمتر

نستنتج أن العلاقة بين قوة الطرد المركزي  وكتلة الجسم علاقة طردية تزداد بزيادته، أما علاقة قوة الطرد المركزي مع السرعة فهي تتناسب طردًا مع مربع السرعة، أي إذا زادة السرعة 10 فإن قوة الطرد المركزي تزداد مئة مرة، أما علاقة قوة الطرد المركزي مع نصف قطر r هي علاقة عكسية.

يوجد عدة سرعات لأجهزة الطرد المركزي لمختبرات فمنها التي تتميز بالسرعة المنخفضة أقل من 5000 دورة في الدقيقة، وسرعات متوسطة بين 5000 و10000 دورة في الدقيقة، اما أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة تكون أعلى من 10000 دورة في الدقيقة.

لقد استفاد العلم من قوة الطرد المركزي من خلال العديد من الاختراعات والتقنيات منها:

  • في مجالات تدريس علم الأحياء وفي المختبرات والبحوث الطبية، فتعتبر تقنية الطرد المركزي ركن أساسي وفعال لإعداد العينات المخبرية سواء الطبية والبيولوجية وتنقيتها.
  • استخدام قوة الطرد المركزي في المختبرات الطبية، لتحليل مكونات الدم بحيث يوضع الدم في أنبوب اختبار ويوضع في جهاز، يدور الجهاز بسرعة كبيرة جدًا بحيث تترسب الجزيئات الثقيلة في مركز الدوران، بينما تتراكم الجزئيات الأخف في منطقة الوسط.
  • أجهزة فرز الزيت التي تستخدم في المعاصر: حيث يتم فصل الزيت عن المكونات الأخرى من شوائب وماء ومواد صلبة باستخدام الطرد المركزي.
  • الغسالات الآلية: حيث يتم تجفيف الملابس بمبدأ الطرد المركزي فحوض الغسالة يحوي ثقوب عند دورانها بسرعات عالية ينفصل الماء عن الملابس.
  • تشاهد الطرد المركزي في مدن الألعاب للأطفال في الأراجيح الدورانية والسفينة عندما تصل للأعلى تشعر أن هناك قوة تسحب نحو الأعلى، ونفس الشعور في الأسفل تشعر بقوة تدفعك نحو الأسفل.
  • تستطيع تجربته وجود قوة الطرد المركزي في المنزل، بإمكانك استخدام دلو فيه ماء، واربطه بحبل وابدأ بالتدوير تجد أنه حتى عند تدويره نحو الأعلى لا ينسكب الماء بسب قوة الطرد المركزي.
  • عند وضع جسم ما على سطح دائري ابدأ بتدوير هذا السطح بشكل بطيء نلاحظ أن الجسم ظل محتفظًا بمكانه على السطح، لكن مع زيادة سرعة الدوران بحيث نجعلها أكبر من قوة الاحتكاك نلاحظ أن الجسم لا يبقى على السطح المستدير إنما يطير بخط مستقيم نحو الخارج.

أكمل القراءة

الطرد المركزي

الطرد المركزي هو تقنية تستخدم لفصل الجسيمات عن المحلول وفقاً لحجمها وشكلها وكثافتها ولزوجتها وسرعة المحور الدوار، إنها واحدة من أكثر التقنيات المفيدة والأكثر استخداماً في مختبر البيولوجيا الجزيئية.

يستخدم الطرد المركزي لتنقية الخلايا والعضيات تحت الخلوية وترسيب الحمض النووي وتنقية جزيئات الفيروس، وتمييز الاختلافات الدقيقة في تشكيل الجزيئات، تستخدم معظم المختبرات التي تجري أبحاثاً أكثر من نوع واحد من أجهزة الطرد المركزي، إذ يكون كل منها قادرًا على استخدام مجموعة متنوعة من الدوارات، كما يستخدم هذا الجهاز في معظم المختبرات الأكاديمية والسريرية أيضاً.

العوامل التي لها تأثير على الطرد المركزي:

  •   كثافة كل من العينات والمحلول.
  •   درجة الحرارة (اللزوجة).
  •   سرعة الدوران.

هناك نوعان من إجراءات الطرد المركزي أحدهما تحضيري والغرض منه عزل جسميات معينة، والآخر تحليلي يتضمن قياس الخصائص الفيزيائية للجسيمات المترسبة.

يعمل هذا الجهاز بوضع أولاً السائل المطلوب تطبيق الطرد المركزي عليه في أنبوب جهاز الطرد المركزي، ثم يتم وضع الأنبوب في العضو الدوار، ويتم تدويره بسرعة محددة حول محور ثابت بواسطة محرك كهربائي أو توربين هوائي في بعض الآلات عالية السرعة، إذ يتم ترسيب الجسيم بمعدل يتناسب مع قوة الطرد المركزي المطبقة عليه كما تؤثر الخصائص الفيزيائية الجسيمات واللزوجة على معدل الترسيب لكل جسيم.

ولتقليل الاهتزاز والضغط على العمود وحوامل الأنابيب من الضروري أن يكون الجزء المتحرك المحمول عليه الأنبوب متوازناً بشكل جيد أي أن تكون كتلته الإجمالية موزعة على محور الدوران بحيث يكون ناتج جميع القوى الأولية صفراً، وإذا كانت حوامل الأنابيب مناسبة للسرعات العالية وإذا توفرت الطاقة الكافية للتغلب على مقاومة الاحتكاك لحوامل الأنابيب فإنه يجب الانتباه لسرعة الدوار المتوازن المطلوبة التي يمكن الحصول عليها قبل وصوله إلى تمزق المادة التي صنع منها.

تصنيف أجهزة الطرد المركزي إلى:

  •  أجهزة الطرد المركزي الصغيرة: تُستخدم بشكل أساسي في كمية المواد التي تترسب بسرعة مثل خلايا الخميرة وكريات الدم الحمراء وما إلى ذلك، فهي توفر سعة كبيرة في مساحة مضغوطة، وتستطيع التكيف مع احتياجاتك السريرية والبحثية المتطورة.
  • أجهزة الطرد المركزي للأغراض العامة: تتميز هذه الأجهزة بتقنيات دوارة مبتكرة مصممة لتحسين أداء ومرونة سطح الطاولة وسعة أكبر للعينة مع زيادة للسرعة.
  • أجهزة الطرد المركزي ذات السعة الكبيرة: صُممت هذه الأجهزة لتجمع بين الأداء وسهولة الاستخدام والوظائف المتقدمة، وتوفر عمليات فصل قابلة للتكرار وذلك للتطبيقات عالية الإنتاجية مثل تخزين الدم والمعالجة الحيوية.
  • أجهزة الطرد المركزي فائقة السرعة: تجمع هذه الأجهزة بين أحدث التقنيات والأداء عالي السرعة وقدرات الدوار المتعددة، مما يتيح زيادة الإنتاجية إلى أقصى حد بمعدلات سرعة كبيرة.

كما يمكن تصنيف أجهزة الطرد المركزي إلى:

  • أجهزة الطرد المركزي من النوع القرصي: تستخدم لفصل السوائل التي تحوي المكونات الصلبة أو غير القابلة للامتزاج بتركيزات منخفضة نسبياً.
  • أجهزة الطرد المركزي ذات السلة (التصفية): يستخدم في غسل وتجفيف العديد من البلورات والمواد الليفية.
  • أجهزة الطرد المركزي من النوع الفراغي: تستخدم لتحديد الأوزان الجزيئية لجميع المواد الموجودة في المحلول تقريباً.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو الطرد المركزي"؟